一套PP风管系统建成后风量不够,风机换大一号,噪声上来了电费也上来了。追根问底,问题常常不在风机,在管路上那十几个弯头。
弯头为什么费能
气流在直管里走得规规矩矩,进了弯头要转向,就得有离心力。结果是弯的外侧压力升高、内侧压力降低,气流贴着内侧走的时候顶着逆压梯度,边界层顶不住就分离,形成一片回流区。
同时,管截面上还会出现一对方向相反的旋涡,行内叫二次流。这对旋涡在弯头下游能延续好几倍管径的距离才衰减掉。分离区和二次流都是把风机的功耗变成热和噪声,不产生任何输送效果。
曲率半径的影响比角度更大
决定弯头阻力的核心参数是曲率半径与管径之比,也就是常说的R/D。R/D越小,转弯越急,分离越严重。
| 形式 | 相对阻力 | 加工代价 | 适用位置 |
|---|---|---|---|
| R/D约0.5,急弯 | 大 | 省料省地方 | 实在没空间时的支管末端 |
| R/D约1,常规弯 | 中 | 常规 | 大部分支管 |
| R/D约1.5至2 | 小 | 占地大、用料多 | 主管、长期运行的干管 |
| 多节虾米弯,节数多 | 接近光滑弯 | 焊缝多,工时高 | PP大口径的常规做法 |
PP风管的弯头基本靠板材下料拼焊,做成虾米弯。九十度弯用三节到五节,节数越多越接近圆弧,阻力越小,代价是焊缝数量和工时上去了。小口径用三节够,DN400以上建议四节起步。
角度本身当然也有关系——同样的R/D,四十五度弯的阻力比九十度小,但不是简单地减一半,因为分离和二次流的发展需要一段角度才能充分展开。所以把一个九十度拆成两个四十五度、中间留一段直管,比一个急九十度好得多。这个办法在管廊上绕梁、绕柱的时候特别有用,多走的那点管子换来的阻力下降很划算。
虾米弯做出来的质量也影响阻力
同样标着五节九十度弯,做得好不好差别不小。几个要点:
下料要准。节与节的坡口角度算错,拼出来的弯不圆,内侧会出现台阶。台阶就是分离点,节数再多也白搭。
焊缝余高要控制。内壁上每一道焊缝的余高都是一个小凸台,几道叠加起来,实际阻力比理论值高一截。内侧的焊缝能修就修平一点。
不要用褶皱弯。有些图省事的做法是把直管加热压弯,外侧拉薄、内侧起褶。褶皱是最强的扰流源,而且外侧减薄的位置正好是含尘气流冲刷最狠的地方,两个问题叠在一起。
接口对中。弯头两端和直管的对接如果错边,等于在流道里加了一圈台阶。大口径尤其要注意,靠人眼对不准,得上定位工装。
布置上几条硬规矩
- 弯头出口要留直管段。紧接着三通、变径、阀门或者风机入口,阻力不是相加而是互相加剧。留三到五倍管径的直管,让流场先恢复。
- 风机入口前的那个弯最要命。带旋的气流进叶轮,风量掉、振动大、噪声刺耳。这个位置宁可绕远也要留够直管。
- 避免背靠背反向弯。两个方向相反的弯紧挨着,二次流叠加,阻力远超两个弯之和。
- 不要在弯头上开测孔和取样口。那里的流场是乱的,测出来的数据没有意义。
- 弯头处壁厚可以加一档。含尘气流对弯的外侧是持续冲刷,那里是最先磨穿的地方。
- 支管接主管尽量顺流引入。垂直插进去的支管,气流要拐九十度才能汇入,等于凭空多一个急弯;斜接三十度到四十五度,两股气流平顺合并,阻力小得多,噪声也低。
- 转折低点要留排液。洗涤塔后面的湿气在弯头低点积水,积到一定程度形成水封,阻力莫名其妙地涨。
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